SSD (固态硬盘) 的基本结构主要由主控(Controller), DRAM缓存 和 NAND闪存 三大芯片组成。
主控芯片是SSD的大脑,负责数据读写、管理闪存和与主机通信。
DRAM缓存芯片用作数据中转,加速数据读写。
NAND闪存芯片是实际的存储介质,用于永久保存数据。
主控(Controller)
- 主控是SSD的核心,相当于电脑的CPU,负责管理整个SSD的运作;
- 它包括前端的 主机接口(如SATA、PCIe/NVMe),用于与主机进行数据交互;
- 中间是 闪存转换层 (FTL),负责实现磨损均衡、垃圾回收、坏块管理和数据纠错等功能;
- 后端的 闪存接口,用于与NAND闪存进行通信.
DRAM缓存
- DRAM缓存是主控与NAND闪存之间的数据中转站,用于临时存储数据;
- 它可以加速数据读写,提高SSD的整体性能.
NAND闪存
- NAND闪存是SSD的存储单元,用于永久保存数据;
- 它由多个闪存芯片组成,每个芯片又包含多个Die,Die又包含多个Block,Block又包含多个Page;
- 数据在Page级别进行读写,而擦除操作在Block级别进行.
总结
主控对于SSD的作用,类似CPU对于电脑的作用,属于大脑中枢,拥有最高指挥权,管理NAND闪存,实现数据的存储。
DRAM缓存是Host与SSD主控之间的数据中转站。在Host写入数据时,并不会直接交给主控去写入NAND闪存,而是先把数据丢到DRAM缓存中,之后再传到主控内部的缓存中,最后再由主控写入NAND闪存,这样做的目的是提高数据传输的效率。
NAND闪存是数据归属地,NAND颗粒的存在,赋予了SSD储存数据的使命。为了提高存储的性能,主控会通过不同的通道(Channel)操作NAND闪存。
那有没有不带DRAM缓存的SSD?
当然是有的,无DRAM缓存的SSD唯一的优势就是便宜。无DRAM的SSD通常配备HMB技术,通过主机内存分配虚拟缓存池(通常64MB),替代传统DRAM缓存存储FTL映射表和临时数据。这种模式在PCIe 4.0及以下规格中表现尚可,但速度和稳定性通常不如独立DRAM缓存。
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